## ANALISIS  BENTUK  GEOMETRI  TERHADAP  STABILITAS  LERENG PADA TAMBANG TERBUKA DARI ASPEK GEOTEKNIK
Lisa Fianti a,* , Munirwansyah b , Halida Yunita b a Magister Teknik Sipil,Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh
b Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh
* Corresponding author, email: l3ishya29@gmail.com
A R T I C L E     I N F O A B S T R A C T Article History: Aceh  Province  is  one  of  the  coal  producers,  especially  Sumber  Batu
Village  in  Meurebo  District,  West  Aceh  Regency.  In  the implementation  of  coal  mining,  it  is  necessary  to  pay  attention  to  the slope  stability  of  open-pit  mining  to  identify  and  estimate  the possibility of landslides. For this reason, the author conducted research in  analyzing  the  geometric  shape  of  the  slope  stability  with  the  slope variance of modeling the reduction of the existing angle αeks - 10% to the depth  of three layers of soil 11 meters. The 1st  layer of soil is 1.5 meters, the second layer of soil is 2.5 meters, and the third layer of soil is  7  meters.  Slope  stability  is  strongly  influenced  by  the  geometric shape  of  the  slope  and  the  strength  of  soil  parameters. To  identify  the stability  of  the  slope  against  slope  failure,  computationally  performed using  the  finite  element  method  with  Plaxis  software  as  the  reference for  the  value  of  FK>  1.25,  which  is  considered  safe/stable,  meaning that collapse rarely occurs. In this research, primary data is used in the form  of  direct  observation  in  the  field,  namely  taking  soil  samples  to obtain  soil  data  in  the  form  of  soil  physical  properties  and  soil mechanical  properties  into  soil  parameter  data,  which  is  tested  in  the soil  laboratory.  Secondary  data  used  are  map  data,  boring  data,  and Sondir data. Soil parameter data were processed using Plaxis software. The results of the slope stability analysis showed that by modeling the geometric shape of the slope (αeks - 10%) on the open slope of a coal mine with a soil depth of 11 meters, the FK value was 3.60. From the results  of  the  FK  scores,  it  shows  that  the  slope  of  the  slope  is  3.60> 1.25 above the reference value of safe/stable FK. The FK value is 0.2 greater than the FK existing geometry. The conclusion  of this study is that  geometric  shapes  play  an  important  role  in  determining  the stability  of  an  open  coal  pit  excavation  slope.  The  smaller  the  slope angle, the greater the FK value obtained, or the more gentle the slope, the higher the safety value of a slope.
Received 18 April 2020 Accepted 15 June 2020 Online 31 June 2020 Keywords: Stability
Slope geometry
Failure pattern
Safety factor.
© 2020 Magister Teknik Sipil Unsyiah. All rights reserved

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan salah  satu negara penghasil batubara tepatnya di Provinsi Aceh Desa Sumber Batu Kecamatan Meurebo Kabupaten Aceh Barat. Perencanaan tambang terbuka sangat perlu dilakukan kajian  teknis  meganalisis  bentuk  geometri  terhadap  stabilitas  lereng  dari  aspek  geoteknik  dalam mengidentifikasi dan memperkirakan terjadinya kelongsoran pada galian tambang batubara. Kelongsoran pada  lereng  tidak  hanya  mengganggu  produksi  batubara  namun  juga  berdampak  pada  keselamatan pekerja  dan  lingkungan  sekitarnya.  Lereng-lereng  yang  terbentuk  dari  proses  penambangan  dapat menimbulkan  kelongsoran  pada  dinding  lereng  yang  dipengaruhi  oleh  faktor  internal  yaitu  daya  ikat (kohesi) tanah yang lemah sehingga butiran-butiran tanah terlepas dari ikatannya dan bergerak ke bawah

## Jurnal Arsip Rekayasa Sipil dan Perencanaan (JARSP)
Journal of Archive in Civil Engineering and Planning
E-ISSN: 2615-1340; P-ISSN: 2620-7567
Journal homepage: http://www.jurnal.unsyiah.ac.id/JARSP/index
ISSN: 2088-9860
Journal homepage: http://jurnal.unsyiah.ac.id/aijst
ISSN: 2088-9860
Journal homepage: http://jurnal.unsyiah.ac.id/aijst
disertai  butiran  yang  ada  disekitarnya  dengan  membentuk  massa  tanah  yang  lebih  besar.  Untuk  faktor ekternal  yaitu  lereng  jenuh  akibat  buruknya  sistem  penambangan  dan  implementasi  DED  ( detail engineering  design )  yang  tidak  sesuai  dengan  kondisi  penambangan  batubara.  Dalam  keadaan  tidak terganggu  (alamiah),  tanah  umumnya  berada  dalam  keadaan  seimbang  terhadap  gaya-gaya  yang  timbul dari dalam. Jika mengalami perubahan keseimbangan akibat penggalian, erosi atau aktifitas lainnya, maka tanah akan berusaha mencapai keadaan yang baru secara alamiah.  Perlakuan ini berupa proses degradasi atau  pengurangan  beban  terutama  dalam  bentuk  longsoran  atau  sampai  tercapai  keadaan  keseimbangan yang  baru.  Pada  tanah  dalam  keadaan  tidak  terganggu  (alamiah)  terlah  bekerja  tegangan-tegangan vertical, horizontal dan tekanan air pori yang memiliki peranan penting dalam kestabilan lereng. Stabilitas lereng erat kaitannya dengan longsor, jika kuat geser melebihi kuat izin geser tanah setempat maka lereng akan mengalami kelongsoran.
Berdasarkan  hal  tersebut  maka  dilakukan  analisis  stabilitas  lereng  tambang  batubara  untuk mengidentifikasi  kelongsoran, slope  failure  dan  safety  factor menggunakan  metode  elemen  hingga dengan  software  Plaxis.  Pada  penelitian  ini  fokus  penanganan  pada  bentuk  geometri  kemiringan  sudut αeks  -  10%  dari  kondisi  existing  kedalamam  lapisan  tanah  11 meter.  Nilai  faktor  keamanan  (FK)  yang dijadikan  acuan  adalah  FK  >  1,25  artinya  keruntuhan  lereng  jarang  terjadi  ( Bowles ,  1993:547).  Nilai faktor keamanan (FK) yang diperoleh dari analisis stabilitas lereng dijadikan dasar dalam menyusun DED ( detail engineering design ) bentuk geometri terhadap lereng tambang batu bara, perencanaan yang efektif dan efisien serta upaya mitigasi.

## 2. KAJIAN PUSTAKA

## 2.1 Sistim Penambangan Open Pit Mining
Tebay  (2011)  menyatakan  O pen  Pit  Mining adalah  penambangan  secara  terbuka.  Metode  ini dilakukan dengan cara mengupas terlebih dahulu lapisan material pentup batubara kemudian dilanjutkan dengan menambang batubaranya. Penambangan tipe Open Pit Mining biasanya dilakukan pada endapan batubara  yang  mempunyai  lapisan  tebal  dengan  arah  batubara  miring  kebawah  dan  dilakukan  dengan menggunakan beberapa bench atau jenjang.

## 2.2 Parameter Desain Kemiringan Jenjang (Slope) Penambangan Batubara
Tebay  (2011)  menyatakan  bahwa  pada  awalnya  sebuah  desain  pit  dibuat  dengan overall  slope sebesar  45  derajat  dan  kemudian  dimodifikasi  berdasarkan  informasi  geoteknik  dari  material  yang  ada dalam  pit  tersebut. Slope (kemiringan  jenjang) dapat  diatur  pada  kemiringan  30-35  derajat  untuk overburden ,  meningkat  35-40  derajat  untuk  batuan  yang  lapuk  dan  hingga  55  derajat  untuk  batuan. Kemiringan  lereng  kurang  dari  60  derajat  pada  kedalaman  65  m  dan  kurang  dari  40  derajat  pada kedalaman 300 m.

## 2.3 Tinggi Jenjang
Tebay (2011) menyatakan bahwa penggalian material sebaiknya dilakukan dari bagian atas material, agar  berada  pada  posisi  kerja  yang  aman  (untuk  menghindari  longsoran  saat  penggalian  material). Komponen dasar tambang terbuka adalah bagian jenjang seperti diperlihatkan dalam gambar 1 dan 2.

## 2.4 Sudut Lereng
Tebay  (2011)  sudut  lereng  antar  jalan  ( inter-ramp  slope  angle )  adalah  sudut  lereng  gabungan beberapa jenjang diantara dua jalan angkut. Sudut lereng keseluruhan ( overall slope angle ) adalah sudut yang sebenarnya dari dinding pit keseluruhan, dengan memperhitungkan jalan angkut, jenjang penangkap dan  semua  profil  lain  di  dinding  jenjang .  Overall  slope  angle merupakan  sudut  kemiringan  dari keseluruhan  jenjang  yang  dibuat  pada  front  penambangan.  Kemiringan  ini  diukur  dari crest paling  atas sampai dengan toe paling akhir dari front penambangan dan seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.
Gambar 1. Crest dan Toe
(Sumber: Tebay, 2011)
Gambar 2. Jenjang Kerja/Safety Bench
(Sumber: Tebay, 2011)
Gambar 3. Overall Slope Angle
(Sumber: Tebay, 2011)

## 2.5 Stabilitas Lereng
Bowles (1986) menyatakan bahwa lereng juga dapat terbentuk secara alamiah seperti pada bukit dan tebing  sungai.  Dalam  setiap  kasus,  tanah  yang  tidak  datar  akan  menghasilkan  komponen  grvitasi  dari berat  yang  cendrung  menggerakan  massa  tanah  dari  elevasi  yang  lebih  rendah.  Rembesan  dapat merupakan  pertimbangan  yang  penting  dalam  bergeraknya  tanah  apabila  terdapat  air.  Gaya-gaya penyebab  kelongsoran  seluruh  massa  tanah  yang  akan  terakumulasi  pada  bidang-bidang  longsor  yang umum  terbentuk  secara  alamiah.  Suatu  gerakan  akan  terjadi  apabila  tahan  geser  pada  setiap  permukaan bidang  runtuh  yang  terjadi  lebih  besar  dari  tegangan  geser  izin  yang  bekerja.  Tahanan  geser  tergantung pada  kuat  geser  tanah  dan  faktor-faktor  alamiah  lainnya,  seperti  terdapat  air  dari  rembesan  atau  filtrasi
curah hujan serta akar-akar, serpih-serpih es, tanah beku, ataupun batuan yang telah mengalami gangguan disepanjang  permukaan  gelincirnya.  Walaupun  demikian  faktor  utama  yang  perlu  ditinjau  adalah  kuat geser tanahnya dapat dihitung dengan persamaan (1).
τ f = c + (σ-u) tan θ
(1)
di mana:
τ f
= Kuat Geser Tanah (kg/cm 2 )
c
= Kohesi (kg/cm 2 )
θ = Sudut Geser Tanah (º)
σ = Tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor (kg/cm 2 )
u = Tegangan air pori (kg/cm 2 )

## 2.6 Bentuk Keruntuhan Lereng
Arief  (2007)  menyatakan  bahwa  keruntuhan  lereng  berdasarkan  pergerakan  massa  runtuh  sebagai gelinciran  ( sliding ),  runtuhan  ( falling ),  gulingan  ( toppling )  dan  aliran  ( flowing ).  Gelinciran  ( sliding ) merupakan  pergerakan  massa  ke  arah  bawah  dan  ke  luar  yang  disebabkan  oleh  tegangan  geser  yang bekerja  pada  permukaan  runtuh  melebihi  tahanan  geser  yang  dimiliki  oleh  material  pada  permukaan runtuh. Dua tipe utama dari longsoran tipe gelinciran, yaitu:
Gambar 4 . Sketsa Tipe Gelinciran; (a) Gelinciran Rotasional, (b) Gelinciran Translasional
(Sumber: Arief, 2007)
Runtuhan  ( falling )  merupakan  jatuhnya  bongkahan  batuan  yang  terlepas  dari  lereng  yang  terjal. Gulingan.  ( topple )  adalah  tergulingnya  beberapa  blok-blok batuan yang  diakibatkan  oleh momen  guling yang bekerja  pada  blok-blok batuan  tersebut.  Longsoran  tipe  ini biasanya  terjadi  pada  lereng  terjal  atau bahkan  vertikal  yang  memiliki  bidang  tidak  menerus  yang  hampir  tegak  lurus.  Tipe  aliran  ( flowing ), material  bergerak  ke  arah  bawah  lereng  seperti  suatu  cairan.  Longsoran  tipe  gelinciran  dapat  berubah secara bertahap menjadi suatu aliran apabila terjadi perubahan kadar air dan kecepatan selama pergerakan material.

## 2.7 Analisis Kestabilan Lereng
Imran  (2014)  menyatakan  bahwa  analisis  kestabilan  lereng  cukup  dibuat  dengan  pendekatan keseimbangan  batas  untuk  mendapatkan  nilai  faktor  keamanan  terhadap  keruntuhan  -  kelongsoran  yang paling kecil. Berbagai cara tersedia untuk analisis ini, antara lain ordinary slices, bishop , janbu , morgen stren–prise dan sarma . Jenis-jenis keruntuhan dapat diperlihatkan dalam gambar 5.
(a)
(b)
Gambar 5 . Jenis-Jenis Keruntuhan Lereng (Sumber: Imran, 2014)
Pada analisis tegangan efektif, kuat geser tanah didefinisikan sebagai:
tanϕ’ (2) Di mana: = kuat geser tanah = kohesi efektif tanah ϕ’ = sudut geser dalam efektif tanah
= tegangan normal total
u = tekanan air pori
Pada analisis tegangan total, parameter kekuatan tanah didefinisikan pada kondisi tegangan total, sedangkan  tegangan  air  pori  tidak  diperhitungkan.  Teori  keseimbangan  batas  ini  disusun  berdasarkan asumsi–asumsi berikut:
1. Tanah yang berperilaku seperti material, Mohr-Coulomb.
2. Faktor keamanan komponen kohesi dan komponen sudut geser dalam adalah sama besar.
3. Faktor keamaan untuk semua irisan masa tanah adalah sama.

## 2.8 Konsep Faktor Keamanan
Analisis  stabilitas  lereng  menggunakan  persamaan  (3)  di  mana  angka  faktor  keamanan mengambarkan  nilai  keseimbangan  antara  gaya  dorong  yang  mengakibatkan  massa  tanah  bergerak dengan  gaya  geser  yang  termobilisasi  menahan  bergeraknya  massa  tanah  tersebut  pada  bidang  gelincir ( potensial slip plane ).
FK = (3)
Di mana: τ d
= Kuat geser tanah yang ditimbulkan oleh berat massa yang bergerak (kg/cm 2 ) τ f = Kuat geser yang termobilisasi pada saat runtuh (kg/cm 2 ) FK = Angka Keamanan terhadap kekuatan tanah.
Bowles (1993) menyatakan bahwa pada umumnya nilai faktor keamanan FK ≥ 1,25 digunakan untuk desain  normal  agar  memberikan  perkiraan  faktor  keamanan  dalam  analisis  stabilitas  lereng.  Hal  ini penting  untuk  meyakinkan  bahwa  desain  lereng  aman  dan  untuk  mencegah  faktor  yang  tidak  terduga selama  analisis  dan  konstruksi  seperti  data  yang  salah,  kesalahan  analisis,  kecakapan  kerja  dan pengawasan di lapangan yang kurang. Faktor keamanan berdasarkan studi keruntuhan lereng dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Faktor keamanan berdasarkan Studi Keruntuhan No. Faktor Keamanan Kondisi 1 FK < 1,07 Keruntuhan bisa terjadi 2 FK < 1,25 Keruntuhan pernah terjadi 3 FK > 1,25 Keruntuhan jarang terjadi

## 2.9 Konsep Program Plaxis
Plaxis  merupakan  sebuah  program  dalam  bidang  geoteknik yang menggunakan  Metode Elemen Hingga  untuk  aplikasi  geoteknik  menggunakan  model-model  tanah  untuk  melakukan  simulasi  terhadap perilaku  dari  tanah.  Program Plaxis mulai  dikembangkan  pada  tahun  1987  oleh  insinyur  Belanda, Brinkgreve  dan  Vermeer  di  Universitas  Delft  ( Delft  University  of  Technology ). Plaxis selalu menghasilkan  model  elemen  hingga  dalam  bentuk  dua  dimensi  dengan  berdasarkan  pada  suatu  model geometri.  Parameter  yang digunakan pada  model  Mohr-Coloumb  adalah  kohesi  (c)  yang mana  program Plaxis dapat  menangani  model  dengan    nilai  parameter  kohesi  (c)  adalah  nol,  sudut  geser  (ϕ),  sudut dilatansi  (Ѱ)  di  mana  pada  pasir  sudut  dilatansi  tergantung  pada  kerapatan  dan  sudut  geser,  konstanta modulus  young (E),  dan poison  ratio (v)  yang  umumnya  nilai  poison  ratio  berkisar  0,3-0,4  tergantung pada  jenis  dan  kondisi  tanah.  Pada  penggunaan  program Plaxis selama  perhitungan  digunakan  analisa undrained .  Dalam  analisa undrained ,  tanah  diasumsikan  dalam  keadaan saturated dan  menggunakan asumsi plane  strain (Brinkgreve  dan  Vermeer,  1998).  Nilai  modulus  elastisitas  tanah  dalam  keadaan undrained menurut Brinkgreve, at al (1998:434) dapat dihitung dengan rumus:
(4)
dengan:
E u = Modulus elastisitas kondisi undrained (t/m 2 );
C u = Undrained shear strength (t/m 2 );
IP = Indeks plastisitas (%).

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1   Lokasi Penelitian
Lokasi  penelitian  berada  pada  penambangan  batubara  di  Desa  Sumber  Batu  Kecamatan  Meurebo Kabupaten Aceh Barat. Studi kasus pemilihan lokasi didasari penelitian sebelumnya oleh Febrianti (2015) dan tinjauan di lapangan terhadap bentuk geometri lereng.

## 3.2   Analisis Perhitungan dengan Software Plaxis 8.2
Perhitungan  analisis  software  Plaxis  terhadap  bentuk  geometri  pada  stabilitas  lereng  tambang terbuka  dengan  kemiringan  sudut  lereng  αeks  -  10%.  Analisis  bentuk  geometri  lereng  ditinjau  pada kedalaman  galian  11  meter  dari  tiga  (3)  lapis  tanah.  Lapisan  tanah  satu  adalah  1,2  meter,  lapisan  dua adalah 2,5 meter dan lapisan tiga adalah 7 meter.
Tahapan  yang  digunakan  dalam  analisis  geometri  stabilitas  lereng  menggunakan Software  Plaxis adalah sebagai berikut:
1. Pemodelan bentuk geometri lereng tambang terbuka dengan kemiringan sudut αeks - 10%.
2. Menyiapkan  data  parameter  tanah  hasil  tinjauan  langsung  dilapangan  dan  pengolahan  hasil  uji laboratorium tanah.
3. Masukan  data  dalam  software  Plaxis  ( input ): general  setting ,  penggambaran  model  geometri, boundary Conditions , material data set, mesh generation .
4. Kalkulasi data ( calculation ).
5. Keluaran data.
Pada  penelitian  ini digunakan  parameter  tanah hasil  tinjauan  langsung di  lapangan. Data  Parameter tanah yang digunakan diperlihatkan pada Tabel 2.
Tabel 2 . Parameter Tanah Lereng Tambang Terbuka
Parameter Nama Tanah dasar Tanah timbunan Lanau berpasir halus kunung 1,5 m Lanau berpasir halus abu-abu tua 2,5 m Lempung berpasir 7 m Satuan Material model Model MC MC MC - Type of behavior Type Undrained Undrained Drained - Dry soil weight γ unsat 8,64 6,75 10,78 kN/m 3 Wet soil weight γ sat 17,73 12,22 12,26 kN/m 3 Horizontal permeability Kx 8.640E-04 8.640E-04 8.640E-03 m/day Vertical permeability Ky 8.640E-04 8.640E-04 8.640E-03 m/day Young’s modulus E ref 14709,97 9806,65 34323,27 kN/m 2 Poisson’s ratio v 0,25 0,2 0.25 - Cohession c 17,75 9,80 49,03 kN/m 2 Friction angle φ 23,31 30,18 6,2 º Dilatancy angle ѱ 0 0 0 º

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Perhitungan Program Plaxis
a. Hasil Plaxis bentuk generate mesh Plaxis
Hasil  analisis  bentuk  geometri  melalui  perhitungan  program Plaxis 8.2  berupa  gambar ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 menunjukkan titik-titik nodal yang membentuk segitiga yang saling  berhubungan pada  kemiringan  lereng tambang  batubara  pada  sudut  αeks  -  10%. Titik  nodal yang dipilih yaitu titik nodal yang berbentuk segitiga yang saling berhubungan.
Gambar 6. Hasil Plaxis bentuk generate mesh Plaxis
b. Hasil Plaxis deformed mesh
Gambar 7. Hasil Plaxis deformed mesh
Gambar 7 menunjukkan bentuk keruntuhan lereng pada sudut αeks - 10%.
c. Hasil Plaxis arrows
Gambar 8. Hasil Plaxis arrows
Gambar 8 menunjukkan pergerakan tanda bentuk/arah keruntuhan lereng tersebut.
d. Hasil Plaxis shading
Gambar 9 menunjukkan posisi galian lereng tambang batubara terhadap kondisi aman atau tidaknya suatu  lereng.  Berdasarkan  gambar  9  dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  landai  kemiringan  sudut  lereng maka nilai FK semakin besar dimana kondisi lereng dalam keadaan stabil.
e. Hasil Plaxis faktor keamanan (FK)
Gambar 10. Hasil Plaxis faktor keamanan (FK)
Gambar 11 menunjukkan angka keamanan (FK) pada kolom ∑Msf ( Sigma Multipliers safety factor ) adalah 3,60 termasuk dalam kondisi lereng stabil yaitu diatas batas aman 1,25.
Gambar 11. Grafik hubungan FK dan sudut kemiringan lereng
Dari  data  lapangan  hasil  yang  didapat  nilai  FK  berada  di  atas  FK  aman/stabil  pada  sudut αeks  –  10%  yaitu  3,60  >  1,25.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  landai  kemiringan  lereng maka semakin tinggi angka keamanan suatu lereng.

## 5.   KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
1. Dari  hasil  analisis  bentuk  geometri  stabilitas  lereng  tambang  terbuka  dengan  sudut  αeks  –  10% didapati nilai FK 3,60 > 1,25 menandakan lereng aman/stabil.
2. Perlu  disiapkan  perencanaan  berupa  upaya  mitigasi  dengan  intensitas  penambangan  batubara terhadap stabilitas lereng.
5.2  Saran
1. Untuk menghasilkan stabilitas lereng galian tambang terbuka dilakukan pemodelan bentuk geometri dan DED lereng sesuai kondisi lapangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Arief, S. 2007. Dasar-Dasar Analisis Kestabilan Lereng . PT INCO, Sorowako. Bowles,  J.E.  1993. Sifat  Fisis  Dan  Gioteknis  Tanah .  Terjemahan  J.K  Hainim,  Edisi  Kedua.  Penerbit Erlangga, Jakarta.
Brinkgreve, R.B.J., Vermer P.A. 1998. Plaxis, Version 7, AA Belkema, Rotterdam. Febrianti,  D.  2015. Kajian  Kestabilan  Lereng  Galian  Tambang  Terbuka  Berdasarkan  Aspek  Geoteknik dan Keselamatan Kerja. Tesis, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh. Imran. 2014. Pedoman Pelaksanaan Kontruksi Bangunan dan Bukit Tes Tsunami, Jakarta Tebay, D. 2011. Rancangan Teknik Pertambangan Batubara Blok Siambul PT. Riau Barat Harum Desa Kelesa Kabupaten Indragiri Hulu Provinsi Riau . Tesis, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Yogyakarta.